GIS辅助“区域发展”教学的探索

上海市市西中学（200040） 金志琳

GIS辅助“区域发展”教学的探索

上海市市西中学（200040） 金志琳

德国鲁尔区是世界上工业区治理的成功典范，其衰落和振兴是学习区域发展变化的典型教学案例。因此在本节中笔者尝试选取“德国鲁尔区”为例进行“区域发展”教学，选择GIS教学手段，并结合传统的教学手段对这部分教学内容进行探索。

一、关于“德国鲁尔区”教学利用传统教学手段的分析

在有关于认识德国鲁尔区发展变化的教学中，主要教学内容包括认识鲁尔区的区域发展条件，分析鲁尔区可持续发展的主要矛盾，观察鲁尔区工业布局的调整，分析鲁尔区在可持续发展中采取的策略等方面。

某位教师在这部分教学中，用传统的教学手段采用了如下的教学过程：

1．以德国在二战后经济振兴的关键之一在于鲁尔区雄厚的工业的情景来导入新课。

2．展示“世界政区”图、“鲁尔区在欧洲的位置”图，让学生得出鲁尔区是“德国工业的心脏”的结论。

3．展示“鲁尔区大型露天煤矿”景观图，引导学生阅读相关的德国能源和矿产资源的数量与分布的资料，归纳其特点。

4．学生通过观察鲁尔区的交通运输图，分析鲁尔区的交通运输条件。

5．引导学生总结鲁尔区发展的区位优势，思考鲁尔区的主要工业部门以及部门与资源之间的关系，并讨论可能存在的弊端。

6．展示“世界能源消费构成”图、鲁尔区的污染图片等，分析鲁尔区衰落的原因。

7．通过阅读“鲁尔区工业重镇——杜伊斯堡和埃森”以及“鲁尔区工业布局的调整”、观察“20世纪50年代末鲁尔区工业分布”图和“20世纪末鲁尔区工业分布”图等资料，总结鲁尔区整治的措施，并予以总结和归纳。

本案例中关于认识区域发展变化的主要问题在于不能很好地深入挖掘“20世纪50年代末鲁尔区工业分布”图和“20世纪末鲁尔区工业分布”图中所隐含的地理信息，这两张图所包含的地理要素较多，不能一览无余地具体分析所有要素的变化，需要学生经过脑内的信息筛选和加工。而GIS则可以为外化地理信息加工的过程提供有力支持。

二、利用GIS进行“德国鲁尔区”教学的探索

笔者将根据教学需求在此选取GIS辅助区域差异教学的方法并适当结合部分认识区域位置、分布和联系的GIS教学方法，对“德国鲁尔区”的教学进行探索。设定的教学改编思路主要如下：

1．通过GIS数字化数据，在教学中能够利用视图操作认识鲁尔区的区域位置和区域发展条件。

2．提供“20世纪50年代末鲁尔区工业分布”图和“20世纪末鲁尔区工业分布”图数字化资料，其中不同类型的工业部门分为一个图层，便于学生图层操作进行观察。再以两个年代的工业分布分别建立点图层，以方便汇总工业部门结构。

3．教师通过图层控制，在逐一对比不同工业部门的分布中，让学生从横向和纵向对比并定性认识不同工业部门的发展变化。

4．学生通过查询分析，定量认识各工业部门的变化。

根据笔者提出的关于利用GIS进行“德国鲁尔区”教学的改编思路，以下为笔者设计的具体教学准备和教学过程，其中侧重描述GIS辅助区域变化发展教学的方法，对于传统教学方法以及其他基于GIS的区域地理教学主题的方法予以简单说明。

教学准备：

1. 具备学生可进行GIS操作的地理信息实验室，以保证每位学生或每组学生能使用配备GIS相关软件的电脑进行学习活动。

2. 假设学生已经熟悉并掌握相关的GIS软件操作技能。

3. 在ArcGIS数据资料库中要具备以下图层：“世界政治”图层和“德国工业区”图层、“铁路分布”以及“河流分布”线状要素图层、“德国矿产资源分布”图层以及20世纪50年代和90年代鲁尔区具有的各工业部门的点要素分布图层。

教学过程：

【教学引入】

利用GIS要素超链接（黄色箭头按钮）打开鲁尔区景观图片，请学生欣赏。

图1 鲁尔区景观图

【新课教学】

1. 鲁尔区的位置

（教师提问）鲁尔区有怎样的区位优势，是如何体现的？

（教学过程）在ArcGIS中添加“世界政治”图层和“德国工业区”图层，显示鲁尔区在欧洲和德国的位置，请学生分析鲁尔区的区位优势。发现鲁尔区处在德国的重要位置，而德国又是欧洲的十字路口。

图2 鲁尔区的位置观察

2. 鲁尔区的区位条件

（任务布置）请学生分析鲁尔区适合工业发展的区位条件。

①交通运输条件

（教学过程）添加“铁路分布”以及“河流分布”图层，请学生观察鲁尔区的交通条件，如图3所示。发现鲁尔区具有便捷的水陆交通、充足的水源是工业发展的有利条件。

②自然资源条件

（教学过程）添加“德国矿产资源分布”图层，分析其资源条件，如图4所示。学生观察发现鲁尔区有丰富的煤炭资源，虽然本国铁矿资源并不丰富但可以方便地从周边国家输入铁矿石。

图3 鲁尔区的河流、铁路分布

图4 德国矿产资源的分布

3. 认识20世纪50年代的鲁尔区

（教学任务）请学生找出鲁尔区上世纪50年代主要的工业部门并讨论各工业部门之间的相互联系以及存在的发展问题。

（教学过程）添加鲁尔区“20世纪50年代工业分布”图层。通过GIS查询功能统计各工业的数据量，利用属性数据汇总，制作工业部门比重饼图以便于学生认识20世纪50年代鲁尔区工业部门结构（如图5）。从GIS的反馈结果来看，50年代德国鲁尔区工业布局较单一，主要的工业部门大多为煤炭、钢铁以及化学工业。

4. 鲁尔区的衰落

（资料呈现和讨论）通过世界钢铁、煤炭生产量的变化统计资料、世界能源结构消耗以及环境污染的景观图片，请学生讨论并归纳鲁尔区衰落的原因。

5. 如何振兴鲁尔区

①各类工业部门变化

（任务布置）教师请学生对比各工业部门在20世纪50年代和90年代之间的分布变化情况。

（教学过程）在ArcGIS中分别打开“20世纪50年代煤炭工业”图层和“20世纪90年代煤炭工业”图层进行切换，让学生进行直观的观察。发现煤炭工业的数量有所精减，如图6所示，其他工业部门的分析类似。

②工业部门结构变化

（任务布置）教师引导学生利用20世纪50年代和90年代的工业分布图分析鲁尔区工业部门比重的变化。

（教学过程）学生可在ArcGIS中利用数据汇总表格制作饼图显示20世纪90年代工业构成，如图5所示。通过数据汇总制作图表，比较工业部门结构的调整。

图5 20世纪50年代和90年代鲁尔区工业部门结构汇总

图6 鲁尔区煤炭工业的变化

三、关于GIS辅助“德国鲁尔区”教学的分析

在利用GIS进行“德国鲁尔区”的教学案例中，综合运用了GIS多种教学方法并结合比较法对于区域的变化发展进行分析，具体表现为：

1. 结合GIS辅助区域位置分布教学的方法，有助于学生分析鲁尔区的发展条件

由于认识区域发展建立在认识区域位置和分布的基础之上，因此在“德国鲁尔区”教学中，首先结合了用于认识区域位置的方法，帮助学生认识鲁尔区的优越区域位置和区域发展条件。

通过视图操作和全局总览窗口的方法使学生在软件平台中既能观察鲁尔区在德国的区位优势，同时也方便了解德国在欧洲的重要位置。通过叠加铁路、水运、自然资源相关图层，学生易于发现鲁尔区的区位发展优势。另外在教学过程中，学生通过工业部门比重的数据汇总统计图，既直观又能根据地图的空间特性分析鲁尔区治理前其发展存在的弊端和局限。

2. 纵向对比、梳理信息，便于学生观察鲁尔区各工业部门的变化

在传统教学中只能简单地阅读鲁尔区20世纪50年代和90年代工业分布图，且要深入挖掘其中的信息需要一定量的工作并且较为不便。而通过GIS辅助的方法，学生能逐一认识各工业部门在治理前后的数量和空间分布上的不同。

3. 横向对比、汇总数据，有利于学生分析工业部门结构的变化

在GIS辅助教学过程中，通过查询分析可以快捷、定量显示鲁尔区工业部门结构的调整。学生通过查询所获取的各工业部门在两个年代的不同数量，能够横向比较两个年代主导工业部门的差异，显示其不同的工业部门结构，同时数据汇总统计图从数理上比较两个年代工业部门构成的不同。

因此在本教学案例中，GIS的辅助功能帮助师生完成区域位置和发展条件的教学。鲁尔区景观图的加载在补充教学资料的同时也保持了教学媒体的统一。最重要的是本案例中挖掘了传统地图中隐含的区域发展具体的内在信息，既方便学生进行地理信息处理，也帮助学生定量认识区域的发展。在教学中学生运用GIS辅助的比较法分析对比鲁尔区治理前后的变化，有效培养学生的区域发展观。可以说GIS辅助区域变化发展的教学是对另外三个教学主题的综合运用。